基于空时维正交投影滤波的高频雷达海杂波抑制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112379333A(43)申请公布日2021.02.19(21)申请号202011203105.9(22)申请日2020.11.02(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区八一路299号(72)发明人陈泽宗李健赵晨丁凡(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人张宇(51)Int.Cl.G01S7/02(2006.01)G01S7/292(2006.01)G01S7/35(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图5页(54)发明名称基于空时维正交投影滤波的高频雷达海杂波抑制方法(57)摘要本发明提供了一种基于空时维正交投影的高频地波雷达一阶海杂波抑制方法，涉及雷达信号处理领域，以解决高频雷达海杂波对目标检测造成的干扰问题。其通过分析目标和海杂波在空时维度的特征，提出了一种基于空时维正交投影的高频地波雷达一阶海杂波抑制方法。首先从临近距离元的多个通道和慢时间维采样数据中得到协方差矩阵，然后通过特征分解获得海杂波子空间，再将待检测距离元的原信号投影到海杂波的子空间，获得原信号在海杂波空间的分量，最后在原信号中减去原信号在海杂波空间的分量，来达到抑制海杂波的目的。本发明在抑制海杂波的同时，能保留海杂波区的目标信号，进而可以检测出海杂波区目标，增强了高频地波雷达海杂波区目标检测能力。CN112379333ACN112379333A权利要求书1/1页1.一种基于空时维正交投影滤波的高频雷达海杂波抑制方法，其特征在于，包括：(1)从待检测距离元的临近距离元的多个通道和慢时间维采样数据中得到协方差矩阵；(2)通过对协方差矩阵进行特征分解获得海杂波子空间；(3)将待检测距离元的包含多个通道和慢时间维采样数据的原信号投影到海杂波子空间，获得原信号在海杂波空间的分量，在原信号中减去原信号在海杂波空间的分量，以抑制海杂波并保留目标信号，然后利用正交投影得到抑制海杂波后的信号Scancel，来估计空时谱。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)包括：通过待检测距离元的临近距离元的多个通道和慢时间维采样数据构造海杂波协方差矩阵，其中，第i个阵元在p个重复周期内的接收信号表示为xi＝[xi(0),xi(1),…,xi(p-T1)]，将所有通道数据堆叠成一列，则构成一个空时快拍，表示为X(t)＝[x0,x1,…,xM-1]，其中，M为阵元数，T代表转置，多个空时快拍构成的海杂波矩阵表示为Y＝[X(1),X(2),…,X(k)]，其中，k代表快拍数，则在空时维的海杂波协方差矩阵表示为：其中，H代表共轭转置。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)包括：将海杂波协方差矩阵分解为：其中，λi表示特征值，vi代表对应的特征向量，当接收信号中包含Q个信源时，选择Q个大特征值所对应的特征向量构造海杂波子空间VH-1HHH＝[v1,v2,…,vQ]，由P1＝V(VV)V＝VV得到投影算子，其中，VV是一个单位矩阵。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将特征值λi按从大到小排列，确定第一个特征值幅度，计算第一个特征值幅度的1/n作为阈值，选取满足大于该阈值的所有特征值的个数作为Q的大小，Q个特征值所对应的子空间为海杂波的子空间，其中，n为预设值。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，步骤(3)包括：H由Scancel＝St-P1St＝St-VVSt得到投影后的抑制海杂波后的信号Scancel，其中，St是一个Mp×k的矩阵，表示由待检测距离元的信号所构成的空时矩阵；利用正交投影后的信号Scancel来估计空时谱。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用正交投影后的信号Scancel来估计空时谱，包括：由得到协方差矩阵R，通过对协方差矩阵R进行特征分解，得到信号子空间和噪声子空间，基于信号子空间和噪声子空间的相关性，由得到包含信源方位和多普勒频率的空时谱，其中，A为空时导向矢量，UN表示噪声子空间，θ表示信号的方位，ω表示信号的角频率。2CN112379333A说明书1/6页基于空时维正交投影滤波的高频雷达海杂波抑制方法技术领域[0001]本发明属于雷达信号处理领域，特别涉及到高频地波雷达海杂波抑制的方法，具体是一种基于空时维正交投影滤波的海杂波抑制方法。背景技术[0002]海洋监管对于主权保护、搜索救援、环境保护和资源保护具有重要的意义。高频地波雷达工作在3-30MHz频段，其发射的垂直极化波能沿着海洋表面传播，具有超视距传播、能对船只目标进行持续的全天候、大范围探测和跟踪的能力。然而，在海洋目标监测中，一阶海杂波由于海流的作用进一步展宽，形成了很大的检测盲区，严重降低了高频雷达目标检测性能。为了抑制高频雷达的